DE102021003648A1

DE102021003648A1 - Vorrichtung zur energetischen Nutzung der Auftriebskraft in Behälterflüssigkeiten auf geneigten Ebenen.

Info

Publication number: DE102021003648A1
Application number: DE102021003648.4A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2023-01-19

Abstract

Beim Auftrieb von Schwimmkörpern wird die Flüssigkeit von oberhalb und seitlich des Schwimmkörpers nach unten verdrängt. Zwar kann der Schwimmkörper Arbeit leisten, dies aber nur einmal, denn um die Ausgangsposition wieder zu erreichen muss Fremdenergie eingesetzt werden, was energetisch nicht sinnvoll ist.Im Widerspruch dazu wird nach 1. eine Vorrichtung beschrieben, die den Schwimmkörper auf gleicher Position im Behälter hält und trotzdem durch das Wirken der Auftriebskraft einen energetischen Nutzen erzielt. Dazu rollt der Behälter inclusive Schwimmkörper und Flüssigkeit auf einer geneigten Ebene, die als Bezugssystem B1 bezeichnet wird. Parallel zu B1 und auch horizontal zu B1 können sich weitere Bezugssysteme befinden, die dann ebenfalls mit B2 bezeichnet werden. Der Schwimmkörper kann sowohl nur mit B1 als auch nur mit B2 in Bewegungsrichtung verbunden sein und behält somit seine konstante Position im Behälter unverändert bei. Energetisch wird die Hangabtriebskraft FH des Behälters genutzt. Wird der Schwimmkörper nur mit B1 verbunden, so hält ihn ein Gegengewicht oder eine identische Konstruktion im Ruhezustand. Wird der Schwimmkörper nur mit B2 verbunden, so wirkt additiv auch die Auftriebs-Gewichtskraft und ergibt damit eine erhöhte Hangabtriebskraft FH . Nach Abzug der eingesetzten Energie für die Steuerung der Vorrichtung ist die Netto-Nutzenergie zu benennen. Es sind Alternativen für die Befestigung des Schwimmkörpers an B1 und/oder B2 möglich. Die FIGUR zeigt eine Lösung ohne Abdichtungsprobleme.Sowohl kleine als auch sehr große Vorrichtungen sind möglich. Steuerungsenergie kann aus erneuerbaren Qellen bereitgestellt werden. Ein Prototypenbau ist empfehlenswert.

Description

1. Jeder Körper erfährt in einer Flüssigkeit und in einem Gas eine senkrecht wirkende Auftriebskraft. Dabei ist der Betrag dieser nach dem Archimedes Prinzip benannten Auftriebskraft gleich dem Gewicht der vom Körper verdrängten Flüssigkeit oder Gasmenge. Außer der Auftriebskraft greift am Schwimmkörper noch seine Schwerkraft an, die den Betrag der Auftriebskraft, rechnerisch aus der verdrängten Flüssigkeitsmenge, reduziert. Die hier beschriebene Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Schwimmkörper in Flüssigkeiten, wie Wasser oder Meerwasser, letzteres wegen der höheren Dichte als Süßwasser.
2. Eigene Erfahrungen mit Schwimmkörpern in Behältern liegen vor, wie in DE 10 2009 003 909 oder in DE 2012 019 920 beschrieben. Als weitere Druckschriften ergaben sich DE 42 31 638 , DE 197 34 812 , DE 10 2005 047 629 . In DE 36 22 970 A1 ist ein Krafterzeuger beschrieben, bei dem Druckkräfte eines Schwimmkörpers bei der Abwätsfahrt wirken, die durch Umlenkung der Druckkräfte bei der Aufwärtsfahrt nicht mehr auftreten sollen, womit nur noch Gewichtskräfte und sich daraus resultierend eine Aufwärtsfahrt der Konstruktion ergeben soll. Die im System erforderlichen Gewichte und der Umstellungsmechanismus dürften kaum lösbare technische Probleme nach sich ziehen. Die Anregungen und Erfahrungen münden nun in diese vorliegende Patentschrift.
3. Bisher wurde zur Nutzung der Auftriebskraft gefordert, dass sich der Schwimmkörper innerhalb des Behälters bewegen können soll. Somit eine möglichst freie Bewegung in der Flüssigkeit zwecks Arbeitsleistung, meint Kraft [N] mal Weg [m], ermöglicht wird. In Erweiterung ergeben sich die folgenden Punkte für die vorliegende Patentschrift.
4. Die Auftriebs-Gewichtskraft von Schwimmkörpern (1) soll

a. in der Wirkung beeinflussbar, somit steuerbar sein,
b. der oder die Behälter (2) sollen auf einer geneigten Ebene B1, (5) auf Rollen, Kufen, Lager, stehen oder befestigt sein,
c. somit durch ein Zuschalten oder Abschalten der nutzbaren Auftriebs-Gewichtskraft [N] durch direkte Verbindung zu einem äußeren zweiten Bezugssystem B2 die Wirkung auf den Behälter steuerbar ermöglichen. Dies vergrößert oder verkleinert die Hangabtriebskraft FH[N], physikalisch erläutert mit (11) in der FIGUR. Die Auftriebs-Gewichtskraft [N] erhöht das Gesamtgewicht des Behälters (2), wenn der Schwimmkörper mit dem zweiten Bezugssystem B2 verbunden ist. Die Auftriebskraft [N] des Schwimmkörpers in der Flüssigkeit ist aber immer vorhanden. Sie wirkt nicht als Zusatzgewicht, wenn der Schwimmkörper (1) mit dem Behälter (2) verbunden ist. Erst durch die Verbindung der/s Schwimmkörper/s (1) mit dem äußeren zweiten Bezugssystem B2 wirkt sie real als Zusatzgewicht auf den Flüssigkeitsbehälter (2) und damit auf Bezugssystem B1. Nur einmal wirkt die Kraft und Gegenkraft, physikalisch als 3. Newton'sches Axiom, mit actio = reactio, bekannt. Axiome sind nicht beweisbar.

5. Somit müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

a. Die Position des/der Schwimmkörper (1) zum Behälter (2) sollen konstant bleiben. Denn wenn der Schwimmkörper (1) an einem Behälterdeckel, der fest am Flüssigkeitsbehälter montiert ist, anliegen würde, wäre eine Beeinflussung der wirksamen Auftriebs-Gewichtskraft [N] im Sinne dieser Dokumentation nicht mehr möglich.
b. Sie ist nur möglich durch Wechseln der Befestigung zum Bezugssystem B1 oder zum Bezugssystem B2. Damit sollte sich auch oberhalb des/der Schwimmkörper/s nach der FIGUR Flüssigkeit oder ein Freiraum befinden.

6. Die Bezugssysteme B1 und B2 werden unabhängig voneinander zunächst parallel zueinander geführt. Dies ermöglicht das Nachführen des äußeren zweiten Bezugssystems B2. Um ein Drehmoment bei Befestigung des Schwimmkörpers (1) zum parallelen Bezugssystem B2 zu reduzieren und möglichst zu vermeiden, wird ein weiteres horizontales Bezugssystem B2 addiert. Weitere horizontale oder parallele Bezugssysteme können bei Bedarf addiert werden.
7. Die steuerbare Erhöhung oder Reduzierung der Hangabtriebskraft FH [N], auch addiert mit Fremdenergieeinsatz, ergibt die Bereitstellung der Antriebsenergie [Nm].
8. Die vorgeschlagenen Vorrichtungen können großtechnisch aufgebaut werden bei Beibehaltung von zwei voneinander unabhängigen Bezugssystemen B1 und B2. Bei kleinen Vorrichtungen genügen Abstände von Schwimmkörper (1) zum Behälter (2) von 20 mm.
9. Bei großen Vorrichtungen ist es ratsam, im Bodenbereich von Flüssigkeitsbehälter und Schwimmkörper Ventile einzubauen, die ein Ablassen der Flüssigkeit ermöglichen für den Fall, dass eine Korrektur der Höhe des Schwimmkörpers zum Behälter erfolgen muss. Wird Flüssigkeit nur im Bodenbereich abgelassen, so erlischt sofort die Auftriebskraft. Die Flüssigkeitsmenge muss dann wieder ergänzt werden.
Bezugszeichenliste
Bezugszeichen nur in 1. 2 dreidimensional.

1: Schwimmkörper mit Rohr durch den Schwerpunkt des Schwimmkörpers nach außen unterhalb des Behälters (2) geführt.
2: Behälter mit Durchgang für das Schwimmkörperrohr, somit abgestimmt auf (1).
3: Flüssigkeit (Wasser, Meerwasser = höhere Dichte).
4: Rollen auf der geneigten Ebene. Empfehlung für α ≥ 30 Grad.
5: Bezugssystem B1.
6: Am Schwimmkörper befestigter Feststeller, manuell oder technisch mit folgender Wirkung: (i) Verbindung mit dem Behälter (2) = die Auftriebskraft wirkt nur auf den Behälter (2), stellt aber keine zusätzliche Gewichtskraft auf das Bezugssystem B1 zur Verfügung. (ii) Wie gezeichnet mit Wirkung der Auftriebs-Gewichtskraft des Schwimmkörpers (1) auf den Behälter (2) = die zusätzliche Kraft wird von den beiden Rollenwagen (7.1 + 7.2), damit auf B2, aufgenommen.
7.1: Rollenwagen an B2
7.2
8: Vertikalrohr auf B2. Die Auftriebskraft wirkt vertikal.
9: Abgestimmter Federzug / Balancer. Somit Verteilung der Auftriebs-Gewichtskraft horizontal und vertikal. Weitere Bezugssysteme B2 können eingefügt werden, auch über dem Behälter (2).
10: Seilwinde oder kompatible Antriebe zur Unterstützung der Bewegung mittels Fremdenergieeinsatz nach Bedarf.
11: Physikalische Gesetzmäßigkeit auf der geneigten Ebene zur Erläuterung von FH .
12: Verbindung zum Gegengewicht oder zur identischen Konstruktion gegenüber, auch umlaufend. Somit auf der einen Seite Erhöhung der Hangabtriebskraft FH und auf der anderen Seite bei identischer Konstruktion nicht mit Wirkung der Auftriebs-Gewichtskraft nach außen auf B2, damit keine Erhöhung von FH.
B1: Bezugssystem ≠ B2.
B2: Bezugssystem mit α und ohne α.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009003909 [0002]
DE 2012019920 [0002]
DE 4231638 [0002]
DE 19734812 [0002]
DE 102005047629 [0002]
DE 3622970 A1 [0002]

Claims

der Behälter inclusive Schwimmkörper und Flüssigkeit auf einer geneigten Ebene rollt und die geneigte Ebene das Bezugssystem B1 darstellt,
der Behälter mit einem Gegengewicht oder mit einer spiegelbildlichen Konstruktion, auch umlaufend, verbunden ist,
parallel zum Bezugssystem B1weitere geneigte und horizontale Ebenen B2 vorhanden sind,
auf den Bezugssystemen B2 Fahrrahmen rollen, die gewährleisten, dass der/die Schwimmkörper in den Behältern optimal die Position in Bewegungsrichtung zum Behälter behalten können, somit idealerweise keine oder nur gering potentielle Energie verloren geht,
Maßnahmen möglich werden, verloren gegangene potentielle Energie durch Fremdenergieeinsatz zu kompensieren, zum Beispiel durch Bodenwasseraustausch unterhalb des Schwimmkörpers,
die Schwimmkörper unterhalb des Schwerpunktes ihrer verdrängten Flüssigkeit mit dem Bezugssystem B2 verbunden werden können, was die Stabilität des Aufschwimmens fördert,
am Schwimmkörper Befestigungselemente wirken können, die alternativ den/die Schwimmkörper mit dem Behälter, somit mit dem Bezugssystem B1 oder mit dem Bezugssystem B2 verbindet, damit bei Verbindung mit dem Bezugssystem B2 die Hangabtriebskraft FH erhöht wird, was zum Ungleichgewicht der wirkenden Kräfte mit dem Ziel führt, eine energetische Nutzung zu ermöglichen. Die zugeführte Energie zur Steuerung der Vorrichtung ist vorzuhalten, generiert möglichst aus ernneuerbaren Qellen.